DE10311607A1 - One-component polyurethane foam in cans, e.g. for building applications, contains a prepolymer derived from a polyisocyanate obtained by reacting excess di-isocyanate with polyol and then removing the excess monomer - Google Patents
One-component polyurethane foam in cans, e.g. for building applications, contains a prepolymer derived from a polyisocyanate obtained by reacting excess di-isocyanate with polyol and then removing the excess monomer Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen von Isocyanatemissionen freien 1-Komponenten-Polyurethan-Montageschaum, im folgenden auch als 1-K-Schaum bezeichnet, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to one of Isocyanate emissions free 1-component polyurethane assembly foam, in the following also known as 1-component foam, and a process for its production.
Einkomponenten-Polyurethan-Schaumstoffe sind im Bauwesen und im Handwerk häufig angewandte Montagemittel beim Einbau von Türen und Fenstern. Sie werden üblicherweise hergestellt, indem in einem Druckbehälter ein Prepolymer aus einem Zusatzstoffe enthaltenden polyolischen Gemisch, einer sogenannte Polyolkomponente, und einer im stöchiometrischen Überschuss dazu verwendeten Isocyanatkomponente in Gegenwart von Flüssiggasen oder Flüssiggasgemischen synthetisiert wird. Die Schäume werden durch Ausbringen des Prepolymeren aus dem Druckbehälter und dessen damit verbundene Entspannung hergestellt. Durch das im Prepolymeren befindliche Treibmittel wird das Prepolymer zum Schaum aufgetrieben und härtet durch Reaktion der freien Isocyanatgruppen mit Luftfeuchtigkeit aus.One-component polyurethane foams are commonly used assembly tools in construction and crafts when installing doors and windows. They are usually produced by a prepolymer from a Polyol mixture containing additives, a so-called polyol component, and one in stoichiometric excess used isocyanate component in the presence of liquid gases or liquid gas mixtures is synthesized. The foams are made by dispensing the prepolymer from the pressure vessel and the associated relaxation. Through that in the prepolymer If the blowing agent is present, the prepolymer is expanded to the foam and hardens through Reaction of the free isocyanate groups with air humidity.
Derartige Produkte werden beispielsweise
in
Als Isocyanat wird vorzugsweise Polymer-MDI, das ein Gemisch aus Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und Polyphenylenpolymethylenpolyisocyanaten darstellt, verwendet. Dieses Produkt ist gut verfügbar und leicht zu handhaben.Polymer MDI is preferably used as isocyanate, which is a mixture of diphenylmethane diisocyanate (MDI) and polyphenylene polymethylene polyisocyanates represents used. This product is well available and easy to use.
Damit haben alle bisher bekannten 1-Komponenten-Polyurethan-Montageschäume den Nachteil, dass im Falle der unmittelbaren Anwendung, d.h. der Verschäumung, erhebliche Mengen an freiem monomerem Isocyanat, beispielsweise an reinem MDI, freigesetzt werden. Dieses stellt ein erhebliches Gefahrenpotential durch atembares monomeres MDI dar.So all known so far 1-component polyurethane assembly foams have the disadvantage that in the case immediate application, i.e. of foaming, significant amounts of free monomeric isocyanate, for example on pure MDI become. This poses a significant potential hazard from breathable monomeric MDI.
Aus dem Stand der Technik sind 1-Komponenten-Montageschäume mit einem verringerten Gehalt an monomeren Isocyanaten bekannt.1-component assembly foams are included in the state of the art a reduced content of monomeric isocyanates.
So beschreibt WO 95/28430 Isocyanuratgruppen enthaltende Mischungen zur Herstellung von 1-Komponenten-Montageschäumen mit einem Gehalt an monomerem Isocyanat von unter 2 Gew.-%. Diese Prepolymere werden durch Umsetzung von trimerisierten aliphatischen Polyisocyanaten mit Polyolen hergestellt. WO 95/23173 beschreibt ebenfalls 1-Komponenten-Montageschäume mit einem geringen Gehalt an monomeren Diisocyanaten. Dort werden als eine Mischungskomponente ebenfalls trimerisierte aliphatische Diisocyanate eingesetzt. Auch bei den in WO 94/18256 beschriebenen monomerarmen 1-Komponenten-Montageschäumen wird zwingend ein oligomerisiertes aliphatisches Isocyanat mitverwendet.For example, WO 95/28430 describes isocyanurate groups containing mixtures for the production of 1-component assembly foams a monomeric isocyanate content of less than 2% by weight. These prepolymers are made by reacting trimerized aliphatic polyisocyanates made with polyols. WO 95/23173 also describes 1-component assembly foams a low content of monomeric diisocyanates. There will be as a mixture component also trimerized aliphatic diisocyanates used. This also applies to the low monomer content described in WO 94/18256 1-component mounting foams an oligomerized aliphatic isocyanate is mandatory.
Derartige Verbindungen sind jedoch kostspielig und verteuern die Schaumstoffe. Es wäre daher wünschenswert, 1-Komponenten-Montageschäume bereitzustellen, die mit preisgünstigen und leicht zu verarbeitenden Rohstoffen hergestellt werden können.Such connections are, however expensive and make the foams more expensive. It would therefore be desirable to provide 1-component assembly foams those with inexpensive and easy to process raw materials.
In WO 02/79291 und WO 02/79292 werden Montageschäume mit geringem Gehalt an monomeren Isocyanaten beschrieben. Diese Schäume werden durch Entspannung eines in einem Druckbehälter vorliegenden monomerarmen Prepolymeren hergestellt. Dieses Prepolymer wiederum wird durch Umsetzung eines gegebenenfalls oligomerisierten Diisocyanats mit mindestens einem Hartschaumpolyol und anschließender destillativer Entfernung des monomeren Isocyanats hergestellt. Nachteilig ist hierbei, dass bereits das Prepolymer eine hohe Viskosität aufweist, die sich durch die nachfolgende Destillation weiter erhöht. Daher muss diesem Prepolymer zwingend ein inertes Verdünnungsmittel zugesetzt werden. Derartige Verbindung wirken sich jedoch häufig negativ auf die Eigenschaften der Schäume aus.WO 02/79291 and WO 02/79292 foam, mounting described with a low content of monomeric isocyanates. This foams are released by releasing a low-monomer content in a pressure vessel Prepolymers manufactured. This prepolymer is in turn Reaction of an optionally oligomerized diisocyanate with at least one rigid foam polyol and subsequent removal by distillation of the monomeric isocyanate. The disadvantage here is that the prepolymer already has a high viscosity, which is characterized by the subsequent distillation further increased. Therefore, this prepolymer an inert diluent be added. However, such a connection often has a negative effect on the properties of the foams out.
Es ist zwar bekannt, beispielsweise
aus
Aufgabe der Erfindung war es, einen 1-K-Schaum bereitzustellen, dessen Ausgangsprodukte frei von monomeren Diisocyanaten sind, ohne dass es zu Nachteilen bei den Verarbeitungs- und Schaumeigenschaften kommt, und die aus billigen und leicht zu beschaffenden Rohstoffen hergestellt werden können.The object of the invention was to To provide 1-component foam, the starting products of which are free of monomers Diisocyanates are without disadvantages in the processing and foam properties comes from cheap and easy to use sourcing raw materials can be produced.
Die Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden durch die Verwendung eines monomerfreien, Urethangruppen und Isocyanatgruppen enthaltenden Prepolymers als Polyisocyanat, herstellbar durch die Umsetzung eines Diisocyanats mit einem Unterschuss mindestens eines mindestens difunktionellen Alkohols und nachfolgende Abtrennung des nicht umgesetzten Diisocyanats vom Prepolymer, als Isocyanatkomponente zur Herstellung des Schaums.The task surprisingly failed solved are achieved through the use of a monomer-free, urethane group and prepolymer containing isocyanate groups as polyisocyanate, can be produced by reacting a diisocyanate with a deficit at least one at least difunctional alcohol and subsequent ones Separation of the unreacted diisocyanate from the prepolymer, as Isocyanate component for the production of the foam.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein 1-K-Schaum, herstellbar durch Entspannen eines gemeinsam mit mindestens einem physikalischen Treibmittel in einem Druckbehälter befindlichen Prepolymeren, welches durch Umsetzung eines Polyisocyanats mit einem stöchiometrischen Unterschuss an Polyolen hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyisocyanat durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einem Unterschuss eines Polyols und anschließende Abtrennung des überschüssigen Diisocyanats hergestellt wurde.The object of the invention is accordingly a 1-component foam that can be produced by relaxing one together with at least one physical blowing agent in a pressure vessel Prepolymers, which by reacting a polyisocyanate with a stoichiometric Deficit in polyols was produced, characterized in that that the polyisocyanate by reacting a diisocyanate with a deficit a polyol and subsequent Removal of the excess diisocyanate was produced.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Prepolymer zur Herstellung eines 1-K-Schaums, herstellbar durch Umsetzung eines monomerfreien Polyisocyanats mit einem stöchiometrischen Unterschuss an Polyolen, dadurch gekennzeichnet, dass das monomerfreie Polyisocyanat durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einem stöchiometrischen Unterschuss eines Polyols und anschließende Abtrennung des überschüssigen Diisocyanats hergestellt wurde.The subject of the invention is furthermore a prepolymer for the production of a 1-component foam, which can be produced by reaction of a monomer-free polyisocyanate with a stoichiometric deficit on polyols, characterized in that the monomer-free polyisocyanate by reacting a diisocyanate with a stoichiometric deficit a polyol and subsequent Removal of the excess diisocyanate was produced.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Prepolymeren zur Herstellung eines 1-K-Schaums durch Umsetzung eines monomerfreien Polyisocyanats mit einem stöchiometrischen Unterschuss an Polyolen, dadurch gekennzeichnet, dass das monomerfreie Polyisocyanat durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einem stöchiometrischen Unterschuss eines Polyols und anschließende Abtrennung des überschüssigen Diisocyanats hergestellt wurde.The subject of the invention is furthermore a method of manufacturing a prepolymer for manufacturing a 1-component foam by reacting a monomer-free polyisocyanate with a stoichiometric deficit on polyols, characterized in that the monomer-free polyisocyanate by reacting a diisocyanate with a stoichiometric deficit a polyol and subsequent Removal of the excess diisocyanate was produced.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines 1-K-Schaums durch Entspannen eines gemeinsam mit einem physikalischen Treibmittel in einem Druckbehälter befindlichen Prepolymeren, welches durch Umsetzung eines monomerfreien Polyisocyanats mit einem stöchiometrischen Unterschuss an Polyolen hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass das monomerfreie Polyisocyanat durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einem stöchiometrischen Unterschuss eines Polyols und anschließende Abtrennung des überschüssigen Diisocyanats hergestellt wurde.The subject of the invention is furthermore a process for producing a 1-component foam by relaxing one together with a physical blowing agent in a pressure vessel Prepolymers, which by reacting a monomer-free polyisocyanate with a stoichiometric Deficit in polyols was produced, characterized in that that the monomer-free polyisocyanate by reacting a diisocyanate with a stoichiometric Deficiency of a polyol and subsequent removal of the excess diisocyanate was produced.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung von monomerfreien, Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Polyisocyanaten zur Herstellung von 1-K-Schäumen.The subject of the invention is furthermore the use of monomer-free polyisocyanates containing urethane and isocyanate groups for the production of 1-component foams.
Unter dem Begriff „monomerfrei" wird in der vorliegenden Erfindung verstanden, dass das Polyisocyanat einen Gehalt an freien Diisocyanaten von unter 1 Gew.-%, vorzugsweise von unter 0,2 Gew.-% und besonders bevorzugt von unter 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Polyisocyanats, aufweist.The term “monomer-free” is used in the present Invention understood that the polyisocyanate contains free Diisocyanates of less than 1% by weight, preferably less than 0.2% by weight and particularly preferably of less than 0.1% by weight, in each case based on the weight of the polyisocyanate.
Unter dem Begriff „Polyisocyanat" wird in der vorliegenden Erfindung ein monomerfreies, Urethangruppen und Isocyanatgruppen enthaltendes Prepolymer verstanden, das nach seiner Herstellung entmonomerisiert und zu dem in dem Druckbehälter vorliegenden Prepolymeren weiterverarbeitet wird. Unter dem Begriff „Prepolymer" wird das Umsetzungsprodukt aus dem monomerfreien Polyisocyanat und Polyolen verstanden, das in einem Druckbehälter vorliegt und durch Entspannung zum 1-K-Schaum verarbeitet wird.The term "polyisocyanate" is used in the present Invention a monomer-free, urethane groups and isocyanate groups containing prepolymer understood after its manufacture demonomerized and to the prepolymer present in the pressure vessel is processed further. The reaction product is called "prepolymer" understood from the monomer-free polyisocyanate and polyols, that in a pressure vessel is present and processed into 1-component foam by relaxation.
Das zur Herstellung des Prepolymeren eingesetzte monomerfreie Polyisocyanat wird, wie oben erwähnt, durch Umsetzung eines Überschusses mindestens eines Diisocyanats mit mindestens einem Polyol und anschließender, insbesondere destillativer, Entmonomerisierung hergestellt.That for the production of the prepolymer The monomer-free polyisocyanate used is, as mentioned above, by Implementation of a surplus at least one diisocyanate with at least one polyol and subsequent, especially produced by distillation, demonomerization.
Als Diisocyanate können die üblichen und bekannten aliphatischen und insbesondere aromatischen Diisocyanate eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), Toluylendiisocyanat (TDI) und insbesondere Diphenylmethandiisocyanat (MDI). Das MDI kann in Form von beliebigen Mischungen seiner Isomeren oder in Form von reinen Isomeren eingesetzt werden. Bei der Verwendung von Isomeren des MDI werden vorzugsweise Gemische mit einem Gehalt von mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-% und insbesondere mindestens 90 Gew.-% an 2,4'-MDI, bezogen auf die Menge des MDI-Isomerengemisches, eingesetzt.The usual diisocyanates and known aliphatic and especially aromatic diisocyanates be used. Examples include hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), tolylene diisocyanate (TDI) and especially diphenylmethane diisocyanate (MDI). The MDI can take the form of any mixtures of its isomers or in the form of pure isomers be used. When using isomers of MDI preferably mixtures with a content of at least 50% by weight, particularly preferably at least 70% by weight and in particular at least 90% by weight of 2,4'-MDI, based on the amount of the MDI isomer mixture, used.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Diisocyanat reines 2,4'-MDI eingesetzt. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass monomerfreie Polyisocyanate auf Basis von 2,4'-MDI eine deutlich niedrigere Produktviskosität aufweisen als analoge Polyisocyante auf der Basis von 4,4'-MDI. So ist bei einigen Rezepturen die Viskosität der aus dem 2,4'-Isomeren hergestellten monomerfreie Polyisocyanate nur halb so hoch wie die von ansonsten gleichen, jedoch aus dem 4,4'-Isomeren hergestellten Produkten.In a preferred embodiment the invention is used as diisocyanate pure 2,4'-MDI used. Surprisingly it was found that monomer-free polyisocyanates based on 2,4'-MDI one clearly lower product viscosity have as an analog polyisocyanate based on 4,4'-MDI. This is the case with some Recipes the viscosity that from the 2,4'-isomer produced monomer-free polyisocyanates only half as high as that of otherwise identical products, but made from the 4,4'-isomer.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das monomerfreie Polyisocyanat aus n Mol Diisocyanat und einem Mol eines Polyols aufgebaut, wobei n die Funktionalität des Polyols darstellt. Bei dieser Ausführungsform ist sicherzustellen, dass in jedem Fall mit jedem Mol des Polyols n Mol Diisocyanat zur Reaktion gebracht werden. Die Ausbildung höhermolekularer Oligomere ist dabei möglichst zu vermeiden. Diese Addukte aus einem Mol Polyol der Funktionalität n und n Mol Diisocyanat werden im folgenden als „ideale Oligomere" bezeichnet.In a particularly advantageous embodiment The invention is the monomer-free polyisocyanate from n mol of diisocyanate and a mole of a polyol, where n is the functionality of the polyol represents. In this embodiment ensure that in every case with every mole of the polyol n mol of diisocyanate are reacted. Training higher molecular weight Oligomers are possible to avoid. These adducts from one mole of polyol of functionality n and n moles of diisocyanate are referred to below as "ideal oligomers".
Der Anteil dieser idealen Oligomere aus n Mol Diisocyanat und einem Mol eines Polyols am monomerfreien Polyisocyanat beträgt vorzugsweise mindestens 60 Gew.-%, bezogen auf das monomerfreie Polyisocyanat. Bei der Verwendung von 4,4'-MDI ist der Anteil an idealen Oligomeren vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%, bei der Verwendung von 2,4'-MDI ist der Anteil an idealen Oligomeren vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des monomerfreien Polyisocyanats.The proportion of these ideal oligomers from n mol of diisocyanate and one mol of a polyol on monomer-free Is polyisocyanate preferably at least 60% by weight, based on the monomer-free polyisocyanate. When using 4,4'-MDI is the Proportion of ideal oligomers, preferably at least 70% by weight, when using 2,4'-MDI the proportion of ideal oligomers is preferably at least 80% by weight, each based on the weight of the monomer-free polyisocyanate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Diisocyanate Gemische aus MDI und TDI eingesetzt. Der Anteil an TDI in diesen Gemischen liegt vorzugsweise bei maximal 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Diisocyanatmischung. Das TDI kann dabei in Form von beliebigen Mischungen seiner Isomeren oder in Form von reinen Isomeren eingesetzt werden. Bei der Verwendung von Isomeren des TDI werden vorzugsweise Gemische mit einem Gehalt an 2,4'-TDI von mindestens 65 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und insbesondere mindestens 99 Gew.-%, bezogen auf die Menge des TDI-Isomerengemisches, eingesetzt.In a further preferred embodiment The invention uses mixtures of MDI and TDI as diisocyanates. The proportion of TDI in these mixtures is preferably at a maximum 50% by weight, based on the weight of the diisocyanate mixture. The TDI can be in the form of any mixture of its isomers or be used in the form of pure isomers. When using of isomers of TDI are preferably mixtures with a content to 2,4'-TDI from at least 65% by weight, particularly preferably at least 80% by weight and in particular at least 99% by weight, based on the amount of the TDI isomer mixture, used.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das verwendete MDI, das bei Raumtemperatur (25°C) ein Feststoff ist, durch chemische Modifizierung verflüssigt werden, um eine bessere Handhabung zu erreichen. Die Modifizierung kann vorzugsweise durch bekannten Einbau von Carbodiimidgruppen, insbesondere in einer Menge von maximal 5 Gew.-%, bezogen auf das MDI, erreicht werden.In a further particular embodiment of the invention, the MDI used, which in Room temperature (25 ° C) is a solid that can be liquefied by chemical modification to achieve better handling. The modification can preferably be achieved by known incorporation of carbodiimide groups, in particular in an amount of at most 5% by weight, based on the MDI.
Die erfindungsgemäßen monomerfreien Polyisocyanate können auch im Gemisch mit Polymer-MDI, aus dem das Zweikern-MDI entfernt wurde, eingesetzt werden. Der Anteil an Polymer-MDI beträgt vorzugsweise maximal 50 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 20 Gew.-% und insbesondere maximal 10 Gew.-%, bezogen auf das monomerfreie Polyisocyanat.The monomer-free polyisocyanates according to the invention can also in a mixture with polymer MDI, from which the dual-core MDI is removed was used. The proportion of polymer MDI is preferably at most 50% by weight, particularly preferably at most 20% by weight and in particular a maximum of 10% by weight, based on the monomer-free polyisocyanate.
Das zur Herstellung des erfindungsgemäß verwendeten monomerfreien Polyisocyanats eingesetzte Polyol bzw. Polyolgemisch weist vorzugsweise eine mittlere Funktionalität zwischen 2 und 4 und ein Molekulargewicht (Gewichtsmittel Mw) bzw. mittleres Molekulargewicht von kleiner oder gleich 2000 g/mol auf. Bei der Verwendung von Diolen mit einem höheren Molekulargewicht reduziert sich der Isocyanatgehalt des Polyisocyanats in unerwünschter Weise, was sich nachteilig auf die Schaumqualität des daraus hergestellten 1-K-Schaums auswirkt. Besonders bevorzugt verwendet werden Diole oder gegebenenfalls Diolgemische mit den genannten Eigenschaften.The polyol or polyol mixture used to produce the monomer-free polyisocyanate used according to the invention preferably has an average functionality between 2 and 4 and a molecular weight (weight average M w ) or average molecular weight of less than or equal to 2000 g / mol. When using diols with a higher molecular weight, the isocyanate content of the polyisocyanate is undesirably reduced, which has a disadvantageous effect on the foam quality of the 1-component foam produced therefrom. Diols or diol mixtures with the properties mentioned are particularly preferably used.
Die genannten Polyole sind zumeist Polyetheralkohole und werden üblicherweise durch Anlagerung von niederen Alkylenoxiden, vorzugsweise Ethylenoxid, Propylenoxid oder beliebigen Mischungen dieser Alkylenoxide, an difunktionelle Startsubstanzen, wie Wasser oder Diole, beispielsweise Ethylenglykol oder Propylenglykol, hergestellt. Sie können allein oder in beliebigen Mischungen untereinander eingesetzt werden. Im Falle der Verwendung von Diolgemischen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn als Mischungsbestandteil neben den oben beschriebenen Verbindungen vorzugsweise mindestens ein Polyesterdiol und/oder ein Polybutadiendiol mitverwendet wird. Die Zusammensetzung des Diolgemisches ist dabei wiederum so zu wählen, dass das mittlere Molekulargewicht der Diolmischung kleiner oder gleich 2000g/mol ist. Als Polyetherdiole und Polyesterdiole können die in der Polyurethanchemie üblichen und bekannten Verbindungen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise im Kunststoff-Handbuch, Band 7 „Polyurethane", Carl-Hanser-Verlag München, 3. Auflage 1993, beschrieben sind.The polyols mentioned are mostly Polyether alcohols and are commonly by addition of lower alkylene oxides, preferably ethylene oxide, Propylene oxide or any mixture of these alkylene oxides difunctional starter substances, such as water or diols, for example Ethylene glycol or propylene glycol. You can do it alone or can be used in any mixtures with one another. In the event of the use of diol mixtures, it has proven to be particularly advantageous proven if as a component of the mixture in addition to those described above Compounds preferably at least one polyester diol and / or a polybutadiene diol is also used. The composition of the Diol mixture is again chosen so that the average molecular weight the diol mixture is less than or equal to 2000 g / mol. As polyether diols and polyester diols can the usual in polyurethane chemistry and known compounds are used, such as in the plastics manual, volume 7 "Polyurethane", Carl-Hanser-Verlag Munich, 3rd edition 1993, are described.
Bei der Verwendung von Polyetheralkoholen werden solche bevorzugt, bei deren Herstellung Propylenoxid, Butylenoxid und/oder Styroloxid eingesetzt wurden.When using polyether alcohols are preferred those in the production of propylene oxide, butylene oxide and / or styrene oxide were used.
Die Mitverwendung von Polybutadiendiol bei der Herstellung des monomerfreien Polyisocyanats hat den Vorteil, dass das resultierende Polyisocyanat an sich bereits zellregulierende Eigenschaften bei der Verschäumung des im Druckbehälter daraus hergestellten Prepolymers aufweist. Dadurch wird die rezeptive Gestaltung der zur Herstellung des Prepolymeren verwendeten Polyolkomponente vereinfacht.The use of polybutadiene diol in the production of the monomer-free polyisocyanate has the advantage that the resulting polyisocyanate itself already regulates cells Foaming properties the in the pressure vessel prepolymer produced therefrom. This makes the receptive Design of the polyol component used to produce the prepolymer simplified.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten monomerfreien Polyisocyanate erfolgt vorzugsweise, indem ein großer stöchiometrischer Überschuss an Diisocyanat mit dem Polyol, vorzugsweise einem Diol, gegebenenfalls im Beisein eines Urethanbildungskatalysators, umgesetzt und danach das nicht umgesetzte Diisocyanat entfernt wird. Zurück bleibt das reine Urethangruppen aufweisende monomerfreie Polyisocyanat, welches, wie beschrieben, bis auf einen Gehalt an freiem Diisocyanat von kleiner 1 Gew.-%, vorzugsweise kleiner 0,2 Gew.-% und besonders bevorzugt kleiner 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das monomerfreie Polyisocyanat, frei von monomerem Diisocyanat ist.The preparation of the used according to the invention Monomer-free polyisocyanates are preferably made by using a large stoichiometric excess of diisocyanate with the polyol, preferably a diol, if appropriate in the presence of a urethane formation catalyst, implemented and then the unreacted diisocyanate is removed. Left behind the monomer-free polyisocyanate containing pure urethane groups, which, as described, except for a content of free diisocyanate of less than 1% by weight, preferably less than 0.2% by weight and particularly preferably less than 0.1% by weight, each based on the monomer-free polyisocyanate, free of monomeric Is diisocyanate.
Zur Realisierung der gewünschten Umsatzverhältnisse von Diisocyanat zu Polyol in den erfindungsgemäß verwendeten Polyisocyanaten muss das Diisocyanat in mehrfachem, vorzugsweise mindestens doppeltem , besonders bevorzugt in fünffachem und insbesondere in siebenfachem molarem Überschuss bezogen auf das Polyol, eingesetzt werden. Die nicht umgesetzte Menge an Diisocyanat wird nach der Umsetzung vom Polyisocyanat abgetrennt und so der beschriebene Gehalt an monomeren Diisocyanaten erreicht.To realize the desired sales conditions from diisocyanate to polyol in the polyisocyanates used according to the invention the diisocyanate must be in multiple, preferably at least double , particularly preferably in five times and in particular in a seven-fold molar excess based on the polyol, be used. The unreacted amount of diisocyanate is separated from the polyisocyanate after the reaction and so the described Content of monomeric diisocyanates reached.
Die Herstellung und Entmonomerisierung
der genannten Polyisocyanate kann nach bekannten Verfahren erfolgen.
Derartige Verfahren sind beispielsweise beschrieben in
Die Entmonomerisierung erfolgt vorzugsweise unmittelbar im Anschluss an die Umsetzung der Diisocyanate mit den Polyolen. Üblicherweise erfolgt die Entmonomerisierung mittels Destillation, vorzugsweise mittels Dünnschicht- oder Kurzwegdestillation.Demonomerization is preferred immediately after the implementation of the diisocyanates with the Polyols. Usually the demonomerization takes place by means of distillation, preferably by means of Thin Film or short path distillation.
Das resultierende monomerfreie Polyisocyanat hat vorzugsweise einen NCO-Gehalt im Bereich zwischen 6 und 28 Gew.-%, vorzugsweise 6 und 25 Gew.-% und insbesondere zwischen 6 und 15 Gew.-%. Der Gehalt an monomeren Diisocyanaten im monomerfreie Polyisocyanat liegt vorzugsweise unter 1 Gew.-%, besonders bevorzugt unter 0,2 Gew.-% und insbesondere unter 0,1 Gew.-%, bezogen auf das monomerfreie Polyisocyanat.The resulting monomer-free polyisocyanate preferably has an NCO content in the range between 6 and 28% by weight, preferably 6 and 25% by weight and in particular between 6 and 15 Wt .-%. The content of monomeric diisocyanates in the monomer-free polyisocyanate is preferably below 1% by weight, particularly preferably below 0.2 % By weight and in particular less than 0.1% by weight, based on the monomer-free Polyisocyanate.
Wie oben beschrieben, werden die genannten monomerfreien Polyisocyanate mit Polyolen zu Prepolymeren umgesetzt. Die Polyole werden zumeist als Mischungen, sogenannten Polyolkomponenten, eingesetzt.As described above, the mentioned monomer-free polyisocyanates with polyols to prepolymers implemented. The polyols are mostly known as mixtures, so-called Polyol components used.
Als Polyolkomponente zur Herstellung der Prepolymere können die üblichen mindestens difunktionellen Polyole, vorzugsweise solche mit einer Funktionalität von 2 bis 4, eingesetzt werden. Vorzugsweise eingesetzt werden mindestens difunktionelle Polyetheralkohole und/oder Polyesteralkohole, wobei die Polyetheralkohole wegen ihrer besseren Hydrolysebeständigkeit bevorzugt sind. Die Polyesteralkohole werden üblicherweise durch Umsetzung von mehrfunktionellen Carbonsäuren mit mehrfunktionellen Alkoholen hergestellt. Die Herstellung der Polyetheralkohole erfolgt vorzugsweise durch Anlagerung von niederen Alkylenoxiden, insbesondere Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, an H-funktionelle Startsubstanzen, insbesondere mehrfunktionelle Alkohole und/oder Amine.The usual at least difunctional polyols, preferably those with a functionality of 2 to 4, can be used as the polyol component for the preparation of the prepolymers. At least difunctional polyether alcohols and / or polyester alcohols are preferably used, the polyetheral alcohols are preferred because of their better resistance to hydrolysis. The polyester alcohols are usually produced by reacting polyfunctional carboxylic acids with polyfunctional alcohols. The polyether alcohols are preferably prepared by addition of lower alkylene oxides, in particular ethylene oxide and / or propylene oxide, onto H-functional starter substances, in particular polyfunctional alcohols and / or amines.
Wenn die resultierenden Schaumstoffe
Weichschaumstoffe sein sollen, werden bevorzugt Polyetheralkohole
mit zwei und/oder drei Hydroxylgruppen und Molekulargewichten im
Bereich zwischen 2000 und 10000g/mol eingesetzt, wie beispielsweise
in
Bei der Herstellung von Hartschaumstoffen werden als Polyole vorzugsweise Polyetheralkohole mit mindestens drei Hydroxylgruppen und Molekulargewichten im Bereich zwischen 200 und 1000 g/mol allein oder vorzugsweise in Verbindung mit anderen Polyolen eingesetzt.In the production of rigid foams are preferably polyether alcohols with at least three hydroxyl groups and molecular weights in the range between 200 and 1000 g / mol alone or preferably in combination with others Polyols used.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erzielt, wenn die Polyolkomponente besteht aus mindestens einem Polyetheralkohol a) mit einer Funktionalität von größer oder gleich 3 und einem Molekulargewicht unter 1000 g/mol, welcher die Vernetzung des Schaums gewährleistet, einem vorwiegend aus Ethylenoxid aufgebauten Polyetheralkohol b) mit einer Funktionalität von 2 bis 3, der als Zellregler dient, und einem monofunktionellen Alkohol c), insbesondere mit einem Molekulargewicht zwischen 32 und 500 g/mol, der als Molgewichtsregler wirkt. Das Polyol a) wird vorzugsweise in einer Menge zwischen 65 und 80 Gew. % und die Polyole b) und c) in einer Menge zwischen 2 und 35 Gew.-%, bezogen auf die Summe der Gewichte von a), b) und c), eingesetzt.Particularly advantageous results are achieved if the polyol component consists of at least a polyether alcohol a) with a functionality of greater than or equal to 3 and one Molecular weight below 1000 g / mol, which is the crosslinking of the foam guaranteed a polyether alcohol composed predominantly of ethylene oxide b) with functionality from 2 to 3, which serves as a cell regulator, and a monofunctional Alcohol c), in particular with a molecular weight between 32 and 500 g / mol, which acts as a molecular weight regulator. The polyol a) is preferably in an amount between 65 and 80% by weight and the polyols b) and c) in an amount between 2 and 35 wt .-%, based on the Sum of the weights of a), b) and c) used.
Mit dieser Zusammensetzung werden eine optimale Verarbeitbarkeit, eine schrumpffreie Aushärtung und gute mechanische Eigenschaften des resultierenden Schaumstoffs erzielt.With this composition optimal processability, shrink-free curing and achieved good mechanical properties of the resulting foam.
Das Verhältnis von monomerfreiem Polyisocyanat und Polyolkomponente wird vorzugsweise so gewählt, dass der NCO-Gehalt des Prepolymeren mindestens 2 Gew.-% geringer ist als der des monomerfreien Polyisocyanats. Bevorzugt ist somit ein NCO-Gehalt des Prepolymeren im Bereich zwischen 4 und 26 Gew.-%, vorzugsweise 4 und 23 Gew.-%, und insbesondere zwischen 4 und 13 Gew.-%.The ratio of monomer-free polyisocyanate and polyol component is preferably chosen so that the NCO content of the Prepolymer is at least 2 wt .-% less than that of the monomer-free polyisocyanate. An NCO content of the prepolymer in the range between is therefore preferred 4 and 26% by weight, preferably 4 and 23% by weight, and in particular between 4 and 13% by weight.
Darüber hinaus enthält die Polyolkomponente auch die weiteren, zur Herstellung des 1-K-Schaums notwendigen Bestandteile, wie Katalysatoren, vorzugsweise Dimorpholinodiethylether, Schaumstabilisatoren, Flammschutzmittel, gegebenenfalls Verdünner, sowie übliche Hilfs- und/oder Zusatzstoffe.It also contains the polyol component also the other components necessary for the production of the 1-component foam, such as catalysts, preferably dimorpholinodiethyl ether, foam stabilizers, flame retardants, optionally thinner, as well as usual Auxiliaries and / or additives.
Das monomerfreie Polyisocyanat weist im Vergleich zu dem bisher verwendeten Polyisocyanat für die Fertigung von Einkomponenten-Polyurethan-Montageschäumen eine höhere Viskosität auf. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Polyisocyanat im Gemisch mit einem niedrigviskosen Weichmacher und/oder Verdünner verwendet wird. Als niedrigviskose Weichmacher sind vor allem solche Produkte geeignet, die in einem Polyurethanschaumsystem flammhemmend wirken. Zu diesen besonders geeigneten Flammschutzmitteln gehören Trichloralkylphosphate, insbesondere das Trichlorpropylphosphat sowie Chlorparaffine.The monomer-free polyisocyanate has compared to the previously used polyisocyanate for manufacturing one-component polyurethane assembly foams have a higher viscosity. Therefore it has proven to be advantageous if the polyisocyanate in Mixture used with a low viscosity plasticizer and / or thinner becomes. Such products are primarily low-viscosity plasticizers suitable that have a flame-retardant effect in a polyurethane foam system. These particularly suitable flame retardants include trichloroalkyl phosphates, especially trichloropropyl phosphate and chlorinated paraffins.
Zu den geeigneten Verdünnungsmitteln zählt insbesondere der Methylendimethylether, der sich durch besonders hohe Verdünnungswirkung und zusätzlich durch eine treibende Wirkung auszeichnet.To the appropriate diluents counts in particular the methylene dimethyl ether, which is characterized by a particularly high dilution effect and additionally characterized by a driving effect.
Bezüglich der zugesetzten Flüssiggasmenge hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Gehalt an Flüssiggas bezogen auf das Prepolymer mindestens 10 Gew.-% beträgt.Regarding the amount of liquefied gas added it has proven to be advantageous if the liquid gas content based on the prepolymer is at least 10 wt .-%.
Als Treibmittel werden die hierfür bekannten und beschriebenen Verbindungen eingesetzt. Dies sind allgemein gegenüber dem Prepolymer inerte Verbindungen, die einen Siedepunkt unter Normaldruck zwischen 40 und 120 °C aufweisen. Beispielhaft sind dies vorzugsweise gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n- oder Isobutan, Cyclopentan, Trifluormethan, 1,1-Dichlor-1-fluortrichlorethan, Monochlortetrafluorethan, Dichlormonofluorethan, Dichlordifluorethan, Pentafluorethan, Tetrafluorethan oder Dichlormonofluorethan, Ether, wie Diethylether, Methylisobutylether oder Dimethylether, oder auch Gase, wie Kohlendioxid oder Lachgas.The known propellants for this purpose and described connections used. These are general versus that Prepolymer inert compounds that have a boiling point under normal pressure between 40 and 120 ° C exhibit. For example, these are preferably optionally halogenated Hydrocarbons, such as propane, n- or isobutane, cyclopentane, trifluoromethane, 1,1-dichloro-1-fluorotrichloroethane, monochlorotetrafluoroethane, dichloromonofluoroethane, Dichlorodifluoroethane, pentafluoroethane, tetrafluoroethane or dichloromonofluoroethane, Ethers, such as diethyl ether, methyl isobutyl ether or dimethyl ether, or also gases, such as carbon dioxide or laughing gas.
Das Verfahren, nach dem aus den oben beschriebenen neuen Komponenten der von Isocyanatemissionen freie 1-K-Schaum gefertigt wird, gliedert sich in die in Gegenwart von Flüssiggasen im Druckbehälter ablaufende Herstellung des Prepolymers durch Umsetzung des monomerfreien Polyisocyanats mit der Polyolkomponente und die spätere Herstellung des 1-K-Schaums aus dem Prepolymer durch Austrag und die daraufhin stattfindende Entspannung, die zu einer Aufblähung führt, sowie die Aushärtung des so erhaltenen Schaums durch Luftfeuchtigkeit.The procedure according to the above described new components of the isocyanate emissions free 1-component foam is manufactured, divided into the presence of liquefied expiring in the pressure vessel Preparation of the prepolymer by reacting the monomer-free polyisocyanate with the polyol component and the subsequent production of the 1-component foam from the prepolymer by discharge and then taking place Relaxation leading to bloating leads, as well as curing of the foam thus obtained by air humidity.
Die Herstellung des Prepolymers kann dabei außerhalb des Druckbehälters erfolgen. Bei dieser Ausführungsform wird das Prepolymer wie beschrieben hergestellt und nach der Reaktion in die Dose gefüllt.The preparation of the prepolymer can doing outside of the pressure vessel respectively. In this embodiment the prepolymer is prepared as described and after the reaction filled in the can.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zu der im Druckbehälter vorgelegten Polyolkomponente das erfindungsgemäß verwendete monomerfreie Polyisocyanat zugegeben, der Druckbehälter mit einem geeigneten Ventil verschlossen und durch dieses Ventil das Flüssiggas bzw. die Flüssiggasmischung dosiert, bevor zuletzt der gesamte Druckbehälter zur Homogenisierung des Inhaltes intensiv geschüttelt wird. Eine umgekehrte Dosierfolge von Polyolkomponente und Polyisocyanat ist ebenfalls möglich.In another preferred embodiment the invention becomes the polyol component presented in the pressure vessel that used according to the invention Monomer-free polyisocyanate added, the pressure vessel with closed with a suitable valve and through this valve the LPG or the liquid gas mixture dosed before the entire pressure vessel for homogenizing the Content shaken intensely becomes. A reverse metering sequence of polyol component and polyisocyanate is also possible.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen 1-K-Schaums aus dem im Druckbehälter befindlichen, mit Flüssiggas versetzten Prepolymer geschieht in der Weise, dass durch Betätigung des Ventils des Druckbehälters das Prepolymer mittels Flüssiggas ausgetragen wird, durch die geänderten Druckverhältnisse das Prepolymer aufschäumt und schließlich durch die Luftfeuchtigkeit und/oder zugesetztes Wasser zum fertigen Schaum aushärtet. Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäßen Schaumstoffe nur einen geringen Schrumpf auf.The production of the 1-component foam according to the invention from that in the pressure vessel with Prepolymer containing liquid gas is mixed in such a way that the prepolymer is discharged by means of liquid gas by actuating the valve of the pressure vessel, the prepolymer foams up due to the changed pressure conditions and finally cures to the finished foam by means of the atmospheric moisture and / or added water. Surprisingly, the foams according to the invention have only a slight shrinkage.
Die Erfindung soll anhand des nachfolgender Beispiele näher erläutert werden.The invention is based on the following Examples closer explained become.
Beispiel 1example 1
1.1 Herstellung der monomerfreien Isocyanatkomponente1.1 Production of the monomer-free isocyanate
Es wird ein Isocyanatendgruppen aufweisendes Produkt aus 2 mol Diphenylmethandiisocyanat und einem mol eines Polypropylenglykols Mw = 450 g/mol hergestellt. Zu diesem Zweck werden 450 g des Polypropylenglykols tropfenweise und unter Rühren zu 3500 g Diphenylmethandiisocyanat (2,4'-Isomeres) gegeben, welches in einem Laborreaktor bei 60°C vorgelegt ist, und zur Reaktion gebracht. Nach der vollständigen Zugabe wird das Reaktionsgemisch 3 Stunden bei 60°C gehalten.A product having isocyanate end groups is prepared from 2 mol diphenylmethane diisocyanate and one mol of a polypropylene glycol M w = 450 g / mol. For this purpose, 450 g of the polypropylene glycol are added dropwise and with stirring to 3500 g of diphenylmethane diisocyanate (2,4'-isomer), which is placed in a laboratory reactor at 60 ° C., and brought to reaction. After the addition is complete, the reaction mixture is kept at 60 ° C. for 3 hours.
In einem Kurzwegverdampfer wird das überschüssige Diphenylmethandiisocyanat entfernt, und man erhält ein monomerfreies Produkt mit einem Isocyanatgehalt von 8,8 Gew.-% NCO. Zu den 900 g dieser Isocyanatkomponente werden 250 g Trichlorpropylphosphat zur Verdünnung und 12 g Dimorpholinodiethylether zur Reaktivitätserhöhung zugegeben.The excess diphenylmethane diisocyanate is in a short path evaporator removed and you get a monomer-free product with an isocyanate content of 8.8% by weight NCO. 250 g of trichloropropyl phosphate are added to the 900 g of this isocyanate component for dilution and 12 g of dimorpholinodiethyl ether were added to increase the reactivity.
1.2 Herstellung der zugehörigen Polyolkomponente1.2 Production of the associated polyol component
Aus 200 g eines Polyetherpolyols auf Basis Saccharose/Diethylenglykol/Propylenoxid mit einer OH-Zahl von 410 mgKOH/g bei einer Funktionalität von ca. 4, 30g eines Polyethylenglykols mit einer OH-Zahl von 187 mgKOH/g, 20 g Dimorpholinodiethylether, 9 g Diacetonalkohol, 30 g eines Siliconstabilisators und 0,5 g eines Siliconöls wird eine Polyolkomponente hergestellt.From 200 g of a polyether polyol based on sucrose / diethylene glycol / propylene oxide with an OH number of 410 mgKOH / g with a functionality of approx. 4.30 g of a polyethylene glycol with an OH number of 187 mgKOH / g, 20 g dimorpholinodiethyl ether, 9 g of diacetone alcohol, 30 g of a silicone stabilizer and 0.5 g of one silicone oil a polyol component is produced.
1.3 Herstellung des Einkomponenten-PUR-Montageschaumes in der Aerosoldose1.3 Production of the one-component PUR assembly foam in the aerosol can
In einen 1-Liter-Aerosolbehälter werden 41 g der gemäß Punkt 1.2 hergestellten Polyolkomponente eingefüllt. Zu dieser Menge werden 656 g der nach Punkt 1.1 hergestellten Isocyanatkomponente gegeben, bevor die Aerosoldose sofort mit einem Ventil verschlossen wird. Durch das Ventil werden nacheinander 52 g Dimethylether und nachfolgend 122 g Tetrafluorethan dosiert. Der Inhalt der Aerosoldose wird durch Schütteln homogenisiert. Die Prepolymerreaktion erfolgt unter leichter Wärmetönung und ist nach drei bis vier Tagen abgeschlossen. Zu Testzwecken kann die Aerosoldose auch 24 Sunden bei 50°C gelagert werden und ist unter diesen Bedingungen nach dieser Zeit zum Schaum verarbeitbar.Be in a 1 liter aerosol container 41 g of the according to point 1.2 filled polyol component. Become this crowd Given 656 g of the isocyanate component prepared according to point 1.1 before the aerosol can is immediately closed with a valve. By the valve will be successively 52 g of dimethyl ether and subsequently 122 g of tetrafluoroethane metered. The content of the aerosol can is determined by Shake homogenized. The prepolymer reaction takes place with a slight exotherm and is after three to completed four days. The aerosol can can also be used for test purposes 24 hours at 50 ° C be stored and is under these conditions after this time processable into foam.
1.4 Herstellung und Testung des Einkomponenten-PUR-Montageschaumes1.4 Manufacturing and testing of the one-component PUR assembly foam
Aus der nach Punkt 1.3 hergestellten Aerosoldose wird durch Betätigung des Ventils das Prepolymer auf vorgefeuchteten Papiervlies ausgetragen. Es schäumt auf und härtet zu einem nahezu schrumpfungsfreien Schaum aus. Die Testung auf Schrumpffreiheit erfolgt durch Eintrag des frischen Schaumes zwischen zwei mit Distanzhölzern versehene Prüfplatten mit nachfolgender Aushärtung. Nach der Aushärtung und Entfernung der Distanzhölzer wird die relative Änderung der Schaumstärke als Maß für das Schrumpfverhalten bestimmt, wobei ein 5%iger Schrumpf noch zulässig ist. Der gemessene Schrumpf beträgt 3,6%.From the manufactured according to point 1.3 Aerosol can is activated the valve, the prepolymer is discharged onto pre-moistened paper fleece. It is foaming and hardens to an almost shrink-free foam. Testing for freedom from shrinkage is done by inserting the fresh foam between two spacers test plates with subsequent curing. After curing and removal of the spacers becomes the relative change the foam thickness as a measure of shrinkage behavior determined, whereby a 5% shrinkage is still permissible. The measured shrinkage is 3.6%.
1.5 Bestimmung der mechanischen Eigenschaften bei Vergleich mit bekannten1.5 Determination of the mechanical Properties when compared with known ones
Schäumen auf der Basis von monomeres
MDI enthaltenden Polymer-MDI Anhand einer Schaumprobe aus dem nach
Punkt 1.4 hergestellten Schaum werden dessen mechanischen Eigenschaften
gemessen. Vergleichsweise betrachtet man das Niveau der mechanischen
Eigenschaften bekannter Schäume
auf der Basis von monomeres MDI enthaltenden Polymer-MDI (z.B. gemäß den technischen
Informationen von Fixopur 8603 – einem
Schaum der Firma Elastogran)
Im Vergleich wird deutlich, das hier ein qualitativer Sprung in der Schaumqualität vorliegt.In comparison, it becomes clear that here there is a qualitative leap in foam quality.
Beispiel 2Example 2
2.1 Herstellung der monomerfreien Isocyanatkomponente2.1 Production of the monomer-free isocyanate
Es wird wie im Ausführungsbeispiel 1 beschreiben verfahren.It becomes like in the embodiment 1 describe procedure.
2.2 Herstellung der zugehörigen Polyolkomponente2.2 Production of the associated polyol component
Aus 200 g eines Polyetherpolyols auf Basis Glycerin/Propylenoxid/Ethylenoxid mit einer OH-Zahl von 42 mgKOH/g bei einer Funktionalität von 3, 50 g eines Polyethylenglykols mit einer OH-Zahl von 187 mgKOH/g, 25 g Dimorpholinodiethylether, 10 g Diacetonalkohol, 40 g eines Siliconstabilisators und 0,5 g eines Siliconöls wird eine Polyolkomponente hergestellt.From 200 g of a polyether polyol based on glycerin / propylene oxide / ethylene oxide with an OH number of 42 mgKOH / g with functionality 3.50 g of a polyethylene glycol with an OH number of 187 mgKOH / g, 25 g dimorpholinodiethyl ether, 10 g diacetone alcohol, 40 g one Silicone stabilizer and 0.5 g of a silicone oil becomes a polyol component manufactured.
2.3 Herstellung des Einkomponenten-PUR-Montageschaumes in der Aerosoldose2.3 Production of the one-component PUR assembly foam in the aerosol can
In einen 1 Liter-Aerosolbehälter werden 83 g der gemäß Punkt 2.2 hergestellten Polyolkomponente eingefüllt. Zu dieser Menge werden 664 g der nach Punkt 2.1 hergestellten Isocyanatkomponente gegeben, bevor die Aerosoldose sofort mit einem Ventil verschlossen wird. Durch das Ventil werden nacheinander 36 g Dimethylether und nachfolgend 85 g Tetrafluorethan dosiert.Be placed in a 1 liter aerosol container 83 g of the according to point 2.2 filled polyol component. Become this crowd Given 664 g of the isocyanate component prepared according to point 2.1 before the aerosol can is immediately closed with a valve. By the valve are successively 36 g of dimethyl ether and subsequently Dosed 85 g of tetrafluoroethane.
Der Inhalt der Aerosoldose wird durch Schütteln homogenisiert. Die Prepolymerreaktion erfolgt unter leichter Wärmetönung und ist nach drei bis vier Tagen abgeschlossen.The content of the aerosol can is determined by shake homogenized. The prepolymer reaction takes place with a slight exotherm and is complete after three to four days.
Zu Testzwecken kann die Aerosoldose auch 24 Sunden bei 50°C gelagert werden und ist unter diesen Bedingungen nach dieser Zeit zum Schaum verarbeitbar.The aerosol can can be used for test purposes also 24 hours at 50 ° C be stored and is under these conditions after this time processable into foam.
2.4 Herstellung und Testung des Einkomponenten-PUR-Montageschaumes2.4 Manufacturing and testing of the one-component PUR assembly foam
Aus der nach Punkt 2.3 hergestellten Aerosoldose wird durch Betätigung des Ventils das Prepolymer auf vorgefeuchteten Papiervlies ausgetragen. Es schäumt auf und härtet zu einem nahezu schrumpfungsfreien elastischen Schaum aus. Die Testung auf Schrumpffreiheit erfolgt durch Eintrag des frischen Schaumes zwischen zwei mit Distanzhölzern versehene Prüfplatten mit nachfolgender Aushärtung. Nach der Aushärtung und Entfernung der Distanzhölzer wird die relative Änderung der Schaumstärke als Maß für das Schrumpfverhalten bestimmt, wobei ein 5%iger Schrumpf noch zulässig ist. Der gemessene Schrumpf beträgt 0,5%.From the one produced according to point 2.3 Aerosol can is activated the valve, the prepolymer is discharged onto pre-moistened paper fleece. It is foaming and hardens to an almost shrink-free elastic foam. The testing Freedom from shrinkage is achieved by entering the fresh foam between two with spacers provided test panels with subsequent curing. After curing and Distance wood removal becomes the relative change the foam thickness as a measure of shrinkage behavior determined, whereby a 5% shrinkage is still permissible. The measured shrinkage is 0.5%.
2.5 Bestimmung der mechanischen Eigenschaften bei Vergleich mit bekannten Schäumen auf der Basis von monomeres MDI enthaltenden Polymer-MDI2.5 Determination of the mechanical Properties when compared with known foams based on monomeres Polymer-MDI containing MDI
Anhand einer Schaumprobe aus dem
nach Punkt 2.4 hergestellten Schaum werden dessen mechanischen Eigenschaften
gemessen. Vergleichsweise betrachtet man das Niveau der mechanischen
Eigenschaften bekannter gleichfalls elastischer Schäume auf
der Basis von monomeres MDI enthaltenden Polymer-MDI (z.B. gemäß den technischen
Informationen von Fixopur 6731/100 – einem elastischen Schaum
der Firma Elastogran)
Im Vergleich wird deutlich, das hier ein qualitativer Sprung in der Schaumqualität vorliegt.In comparison, it becomes clear that here there is a qualitative leap in foam quality.
Beispiel 3Example 3
3.1 Herstellung der monomerfreien Isocyanatkomponente3.1 Production of the monomer-free isocyanate
Es wird ein Isocyanatendgruppen aufweisendes Produkt aus 2 mol Diphenylmethandiisocyanat und einem mol eines Polypropylenglykols Mw = 450 g/mol hergestellt. Zu diesem Zweck werden 445 g des Polypropylenglykols, dem zuvor 5g eines Polybutadiendiols mit Mw = 1000 g/mol zugesetzt wurden, tropfenweise und unter Rühren zu 3500 g Diphenylmethandiisocyanat (2,4 Isomeres) gegeben, welches in einem Laborreaktor vorgelegt ist, und zur Reaktion gebracht. Nach der vollständigen Zugabe wird das Reaktionsgemisch 3 Stunden bei 60°C gehalten.A product having isocyanate end groups is prepared from 2 mol diphenylmethane diisocyanate and one mol of a polypropylene glycol M w = 450 g / mol. For this purpose, 445 g of the polypropylene glycol, to which 5 g of a polybutadiene diol with M w = 1000 g / mol had previously been added, are added dropwise and with stirring to 3500 g of diphenylmethane diisocyanate (2,4 isomer), which is placed in a laboratory reactor, and to Brought reaction. After the addition is complete, the reaction mixture is kept at 60 ° C. for 3 hours.
In einem Kurzwegverdampfer wird das überschüssige Diphenylmethandiisocyanat entfernt, und man erhält ein monomerfreies Produkt mit einem Isocyanatgehalt von 12 Gew.-% NCO. Zu den 900 g dieser Isocyanatkomponente werden 190 g Trichlorpropylphosphat und 60g Dimethoxymethan zur Verdünnung sowie 12 g Dimorpholinodiethylether zur Reaktivitätserhöhung zugegeben.The excess diphenylmethane diisocyanate is in a short path evaporator removed and you get a monomer-free product with an isocyanate content of 12% by weight NCO. 190 g of trichloropropyl phosphate are added to the 900 g of this isocyanate component and 60g dimethoxymethane for dilution and 12 g of dimorpholinodiethyl ether were added to increase the reactivity.
3.2 Herstellung der zugehörigen Polyolkomponente3.2 Production of the associated polyol component
Aus 200 g eines Polyetherpolyols auf Basis Saccharose/Diethylenglykol/Propylenoxid mit einer OH-Zahl von 410 mgKOH/g bei einer Funktionalität von ca. 4, 80 g eines Polyethylenglykols mit einer OH-Zahl von 187 mgKOH/g, 20 g Dimorpholinodiethylether, 10 g Diacetonalkohol, 40 g eines Siliconstabilisators und 0,5 g eines Siliconöls wird eine Polyolkomponente hergestellt.From 200 g of a polyether polyol based on sucrose / diethylene glycol / propylene oxide with an OH number of 410 mgKOH / g with a functionality of approx. 4.80 g of a polyethylene glycol with an OH number of 187 mgKOH / g, 20 g dimorpholinodiethyl ether, 10 g of diacetone alcohol, 40 g of a silicone stabilizer and 0.5 g a silicone oil a polyol component is produced.
3.3 Herstellung des Einkomponenten-PUR-Montageschaumes in der Aerosoldose3.3 Production of the one-component PUR assembly foam in the aerosol can
In einen 1 Liter-Aerosolbehälter werden 65 g der nach Punkt 3.2 hergestellten Polyolkomponente eingefüllt. Zu dieser Menge werden 687 g der nach Punkt 3.2 hergestellten Isocyanatkomponente gegeben, bevor die Aerosoldose sofort mit einem Ventil verschlossen wird. Durch das Ventil werden nacheinander 50 g Dimethylether und nachfolgend 120 g Tetrafluorethan dosiert. Der Inhalt der Aerosoldose wird durch Schütteln homogenisiert. Die Prepolymerreaktion erfolgt unter leichter Wärmetönung und ist nach drei bis vier Tagen abgeschlossen.Be placed in a 1 liter aerosol container 65 g of the polyol component prepared according to point 3.2 are filled. To this amount becomes 687 g of the isocyanate component prepared according to point 3.2 given before the aerosol can is immediately closed with a valve becomes. Through the valve, 50 g of dimethyl ether and subsequently dosed 120 g of tetrafluoroethane. The content of the aerosol can is by shaking homogenized. The prepolymer reaction takes place with a slight exotherm and is complete after three to four days.
Zu Testzwecken kann die Aerosoldose auch 24 Sunden bei 50°C gelagert werden und ist unter diesen Bedingungen nach dieser Zeit zum Schaum verarbeitbar.The aerosol can can be used for test purposes also 24 hours at 50 ° C be stored and is under these conditions after this time processable into foam.
3.4 Herstellung und Testung des Einkomponenten-PUR-Montageschaumes3.4 Manufacturing and testing of the one-component PUR assembly foam
Aus der nach Punkt 3.3 hergestellten Aerosoldose wird durch Betätigung des Ventils das Prepolymer auf vorgefeuchteten Papiervlies ausgetragen. Es schäumt auf und härtet zu einem nahezu schrumpfungsfreien Schaum aus. Die Testung auf Schrumpffreiheit erfolgt durch Eintrag des frischen Schaumes zwischen zwei mit Distanzhölzern versehene Prüfplatten mit nachfolgender Aushärtung. Nach der Aushärtung und Entfernung der Distanzhölzer wird die relative Änderung der Schaumstärke als Maß für das Schrumpfverhalten bestimmt, wobei ein 5%iger Schrumpf noch zulässig ist. Der gemessene Schrumpf beträgt 4,3%.From the one produced according to point 3.3 Aerosol can is activated the valve, the prepolymer is discharged onto pre-moistened paper fleece. It is foaming and hardens to an almost shrink-free foam. Testing for freedom from shrinkage is done by inserting the fresh foam between two spacers test plates with subsequent curing. After curing and removal of the spacers becomes the relative change the foam thickness as a measure of shrinkage behavior determined, whereby a 5% shrinkage is still permissible. The measured shrinkage is 4.3%.
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| DE2003111607 DE10311607A1 (en) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | One-component polyurethane foam in cans, e.g. for building applications, contains a prepolymer derived from a polyisocyanate obtained by reacting excess di-isocyanate with polyol and then removing the excess monomer |
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